基于DSP的變頻調速控制系統的軟件設計

其中主電路部分由整流電路、濾波電路、逆變電路租IPM驅動(dòng)電路組成。主電路工作原理是把三相交流電源通過(guò)三相橋式整流電路變換為脈動(dòng)的直流電壓，再經(jīng)過(guò)大電容C濾波后成為平滑、穩定的直流電壓。再通過(guò)IPM逆變電路將該直流電壓變換為頻率、電壓均可調的交流電，形成PWM波，提供給負載電機。

系統保護電路包括泵升電壓控制，過(guò)壓、欠壓保護，限流啟動(dòng)和IPM故障保護等。過(guò)壓、欠壓保護是利用電阻分壓采集母線(xiàn)電壓，與規定值相比較，以保證電壓型逆變器母線(xiàn)電壓穩定;限流啟動(dòng)是為了防止開(kāi)啟主回路時(shí)瞬間的大電流可能會(huì )損壞整流電路中的二極管，在主回路上串聯(lián)一個(gè)限流電阻R，當電容電壓達到規定值時(shí)，通過(guò)繼電器把R短路，主回路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

控制電路包括DSP最小系統電路、光耦隔離電路等。最小系統由DSP本身和外擴的數據SRAM、程序SRAM、復位電路、晶振、譯碼電路、電源轉換電路組成，光耦隔離電路是為了把DSP輸出的弱電信號和主電路的強電信號進(jìn)行可靠隔離。3 基于DSP的變頻調速系統軟件設計

TMS320LF2407A DSP最大的特點(diǎn)是內置了一個(gè)功能強大的事件管理器模塊(Event Manager)。EM模塊中有內置的硬件電路以最大限度地簡(jiǎn)化對稱(chēng)空間向量PWM波形的產(chǎn)生。

一個(gè)電壓空間矢量PWM波的生成，對零矢量使用方法很靈活。通常以開(kāi)關(guān)損耗較小和諧波分量較小為原則，安排基本矢量和零矢量的作用順序，一般在減少開(kāi)關(guān)次數的同時(shí)，盡量使PWM輸出波形對稱(chēng)，以減少諧波分量。

本文采用最常用的是七段式電壓空間矢量PWM波形，它由3段零矢量和4段相鄰的兩個(gè)非零矢量組成，將零矢量分別置于PWM波的開(kāi)始、中間和結尾。

在這個(gè)程序中，調制波頻率f由外部輸入，并假設已經(jīng)通過(guò)f/50 Hz轉化成頻率調節比的形式。程序中的載波頻率和采樣頻率都是20MH-z?？梢詫?shí)現調制波頻率0～50Hz變頻功能、死區功能。死區時(shí)間1.6μs。DSP晶振10MHz，內部2倍頻，時(shí)鐘頻率為20MHz，計數周期為50ns。

3.1 主程序設計

主程序的工作是初始化，并將外部輸入的頻率調節比轉換成角頻率。根據U/F曲線(xiàn)確定參考電壓的幅值。

3.2 中斷子程序的設計

中斷子程序的工作是在每一個(gè)PWM周期里，計算出下一個(gè)PWM周期的三個(gè)比較寄存器的比較值，并送入到比較寄存器中。三相SVPWM波由DSP的PWM1～6引腳輸出。

4 實(shí)驗結果

基于以上軟、硬件設計，構成變頻器對交流異步電機進(jìn)行變頻調速。實(shí)驗對象為鼠籠式異步電機，其參數如下：型號：JO-11-2，額定功率1kW，額定電壓380V，額定電流：2.31A。實(shí)驗中的波形由數字示波器測得。實(shí)驗過(guò)程測試了在不同頻率輸出時(shí)電機的電流，從實(shí)驗波形可以看出，其輸出電流基本是正弦波。

5 結束語(yǔ)

本文在空間電壓矢量控制技術(shù)的基礎上，設計了轉速開(kāi)環(huán)的變頻調速控制系統，給出了變頻調速控制系統的軟件設計。通過(guò)試驗表明，此系統控制性能和精度良好。